隨著國民經濟的快速發展, 人民的生活水平的提高, 對室內空氣環境的要求也越來越高。為了滿足人們的需要, 必須利用現代先進的自動控制系統大力開發節能型空調系統。VAV變風量集中空調系統, 的基本原理是通過改變送入被控房間的風量 (送風溫度不變) 來消除室內的冷、熱負荷, 保證房間的溫度達到設定值并保持恒定。夏季當室內溫度高于設定值時就提高送風量, 反之減小送風量;冬季當室內溫度高于設定值時就減小送風量, 反之提高送風量。V AV系統能夠明顯地改善空調系統的性能, 有效地提高空調系統的舒適度, 降低了空調系統的能耗。下面就談談自己對VAV空調系統中自動控制的膚淺看法。
1 變風量 (VAV) 系統
變風量空調系統簡稱VAV系統 (Variable Air Volume System) 。20世紀60年代誕生于美國, 根據室內要求參數的變化或室內負荷達的變化, 自動調節空調VAV系統的送風量, 使室內參數達到要求的全空氣空調系統。通過改變送入各房間的風量來適應房間負荷變化。能夠節約能源, 適應各房間溫度要求不一致的工況控制, 室內空氣均勻?？梢岳眯嘛L消除室內負荷, 能夠對負荷變化迅速響應, 室內也沒有風機盤管凝水問題和霉菌孳生問題。沒有像風機盤管冷凝水和毒變的問題, 維護工作少。變風量空調系統通常由空氣處理設備、送 (回) 風系統、末端裝置 (VAV-BOX) 及送風口和自動控制儀表等組成[1]。
1.1 V A V變風量系統的優點
(1) VAV系統通過調節送入房間的風量來適應負荷的變化, 在確定系統總風量時還可以考慮一定的同時使用情況, VAV系統和CAV系統相比可以節約風機耗能30%~70%, 使用系數可取0.8左右。能夠節約風機運行能耗和減少風機裝機容量。施工方便, 運行安全, 無冷凝水污染;盡管一次風溫度可以處理得較低, 但送風溫度不低, 從而提高了人體的舒適性。
(2) VAV系統的靈活性好, 適用于格局多變的建筑, 容易于改、擴建。當室內重新隔斷或參數改變時, 只需要移動風口位置更換支管和末端裝置, 甚至僅僅重新設定一下室內溫控器就可以了, 和其它空調系統相結合, 降低初投資。
1.2 變風量系統的缺點
雖然VAV系統有很多優點, 但也存在者不足:房間內正壓或負壓過大導致室外空氣大量滲入, 房門開啟困難, 缺少新風室內人員感到憋悶, 噪聲偏大。
2 VAV系統構造
VAV系統由變風量空調機組和VAV末端兩部分組成, VAV終端根據控制區域的熱負荷, 通過調節風門的開啟比例控制末端的送風量。變風量空調機組則根據各VAV末端的需要, 通過風機變頻控制總的送風量。變風量系統是一種全空氣的空調方式, 它根據室內負荷的變化或室內要求參數的改變自動調節空調系統的送風量從而保證室內參數達到要求, 其特性是在大多時間內都在低于其最大風量的狀態下運行[2]。
3 VAV系統自動控制
變風量系統能否正常運行在很大程度上依靠控制系統。在一個單風道變風量空調系統中, 除了送回風機、末端裝置、閥門和風道組成的風路以外, 還存在五個反饋控制環路, 即:室溫控制、送風靜壓控制、送回風量匹配控制、新排風量控制及送風溫度控制?？照{系統的正常運行主要依靠自動控制系統, 自動控制系統與自動化管理系統的電腦相連接, 實現中央監控和調節。
3.1 VA V末端溫度控制
變風量空調系統中的空調機組采用變頻風機, 送入每個房間的風量由變風量末端裝置VAVbox控制, 根據房間的布局每個變風量末端裝置可設置幾個送風口。VAV控制器以房間溫度為主參數, 以風道空氣流量為副參數組成主副環串級調節系統?？刂茖ο鬄槭覂葴囟?、主送風道靜壓P, 檢測裝置為靜壓傳感器, 調節裝置是現場DD C控制器, 執行器是變頻風機, 干擾量是VA Vbox風閥開度、空調負荷。PI調節輸出到副環, 副環為隨動調節系統, VAV控制器將以主環的輸出為設定值與空氣流量進行比較, PI或PID控制VAV box變風量調節室內溫度。送入房間的實際風量可以通過VAVb ox的檢測裝置進行檢測, 如果實際送風量與系統計算的送風量有偏差, 則VAVbox自動調整進風口風閥以調整送風量。送風道的嚴密性, 可以通過改善施工工藝使之減小到最小程度。
3.2 水閥的調節
在定風量系統中, 安裝在冷熱水回水管上的電動二通比例式調節閥由回風溫度控制。在變風量系統中安裝在冷熱回水管上的電動二通比例式調節閥根據送風溫度控制。
3.3 風閥的調節
在變風量每個末端裝置的控制區域, 放置一個感溫器。風閥的目的是調節風量, 要使其具有良好的調節特性, 就需要使它的壓降占支管總壓降的較大比例。當室溫下降, 風閥關至最小風量值時, 啟動再加熱器, 提供外區空調所需的熱負荷。
3.4 變靜壓法的變風量系統控制
當絕大多數VAV末端的需求送風量很小時, 即每個VAV BOX中的風門開度較小時, 可以改變主風管的靜壓設定值, 使VAV空調風機的轉速下降, 降低風機運行的靜馀壓, 以利節能。變靜壓控制需要保持每個VAV BOX的閥門開度在85%~100%之間, 即讓閥門盡可能全開和使風管中靜壓盡可能減小的前提下, 通過調節風機轉速來改變空調系統的送風量。變靜壓控制由于控制相對繁瑣, 系統不易穩定從而造成國內成功案例比較少[3]。
3.5 定靜壓法的變風量系統控制
定靜壓控制, 是在送風系統總管的適當位置 (常在離風機2/3處) 設置靜壓傳感器, 在保持該點靜壓一定值的前提下, 通過調節風機頻率來改變空調系統的送風量。恒定靜壓的目的是保證任何一個末端入口的設計資用壓力。由于定靜壓控制的變風量系統, 空調器的風機調節與末端裝置的控制無直接聯系, 故該系統控制方法比較簡單, 運行可靠, 適合于較大的變風量空調系統的場合。
3.6 送回風量匹配控制
送風量隨負荷變化, 回風量也要隨之變化, 這樣才能保證房間的正常壓力。由于房間向外滲風和廁所排風, 回風量要比送風量小?？照{機組的送風溫度可以通過現場DDC控制器進行設定, 送風機和回風機都由一個送風靜壓控制器來調節。系統送風量的變化導致送回風量差值的變化, 控制器會調整回風量以維持設定值。
摘要：變風量空調系統是節能性卓越、舒適性良好的全空氣空調系統。其運行過程需要有適當的控制手段, 以保證系統的節能效果和運行的穩定性。為滿足人們的需要, 利用現代化先進的自動控制系統大力開發節能型空調系統, VAV變風量空調系統應運而生, VAV空調系統節能效果良好。
關鍵詞：VAV空調系統,變風量,變頻控制,DDC控制器,節能
參考文獻
[1] 劉秀榮, 王超.北方某工程VAV空調系統簡介及控制要點分析[J].中國水運 (下半月) , 2010 (7) :122, 151.
[2] 郭方敏, 任慶昌.VAV空調系統末端解耦控制研究[J].自動化與儀器儀表, 2010 (4) :146～148.
[3] 馬少華, 孟繁慶, 孫化澤.基于改進的PSO算法的PID控制在VAV空調系統末端的應用[J].沈陽建筑大學學報 (自然科學版) , 2010 (3) :190～196.